高分子【聚丙烯酰胺】的水處理中的應(yīng)用認(rèn)識(shí)

下面是關(guān)于高分子聚丙烯跣胺運(yùn)用于水處理的案例，這個(gè)會(huì)幫助大家對(duì)于聚丙烯酰胺的深刻的認(rèn)識(shí)。加強(qiáng)有機(jī)高分子聚丙烯酰胺的水處理中的應(yīng)用認(rèn)識(shí)，希望會(huì)對(duì)大家的以后的使用有所知道作用。
　　一、使用高分子聚丙烯酰胺電解質(zhì)的工藝情況

　　●水廠聚丙烯酰胺作助凝劑使用

　　備注：其中聚丙烯酰胺HCA的投加濃度0.3ppm指原液濃度（固含量為40%）。
　　
●聚丙烯酰胺應(yīng)用歷史：
　　(1)1998～1999年　　聚丙烯酰胺作混凝劑使用
　　(2)2000年　　助凝劑的同時(shí)也作混凝劑使用

　　備注：HCA作為混凝劑使用可大量節(jié)約鐵鹽投量，1997年通用水務(wù)未選用HCA作為混凝劑時(shí)，余沉池鐵鹽投量高達(dá)80——120mg/l；2000年通用水務(wù)在選用HCA作為混凝劑的同時(shí)，也作鐵鹽的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，投量在90mg/l左右。在生產(chǎn)實(shí)踐中，我們還總結(jié)發(fā)現(xiàn)：
　　●當(dāng)鐵鹽投量在15ppm以上時(shí)，每投加0.1ppmNCA可節(jié)約鐵鹽7——8mg/l；
　　●當(dāng)鐵鹽投量在15.0ppm以下時(shí)，每投加0.1ppmHCA可節(jié)約鐵鹽3——4mg/l。
　　●當(dāng)鐵鹽投量低于6.0ppm，投加HCA不會(huì)節(jié)約鐵鹽投量。

　　三、高分子聚丙烯酰胺藥劑篩選實(shí)驗(yàn)及分析

　　進(jìn)入2000年以來，灤河水質(zhì)較前兩年相比進(jìn)一步惡化，并且具有更大波動(dòng)性，除存在大量藻類外，濁度的變化也非常明顯。源水水質(zhì)變化可見表（一）。為此，我們?cè)谕ㄓ盟畡?wù)公司化驗(yàn)室重新進(jìn)行了高分子混凝劑與助凝劑的篩選實(shí)驗(yàn)。
　　●實(shí)驗(yàn)聚丙烯酰胺藥劑：
　　1、HCA
　　2、FL45C
　　3、LT35
　　●聚丙烯酰胺實(shí)驗(yàn)條件：快速攪拌（300轉(zhuǎn)/分）1.5分鐘后，自動(dòng)切換到慢速（40轉(zhuǎn)/分）攪拌20分鐘，靜止沉淀5分鐘后，檢測(cè)上清液濁度。
　　●聚丙烯酰胺實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
　　1、HCA、LT35、FL45C三種藥劑作為混凝劑的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，取予沉池進(jìn)口源水，水質(zhì)變化范圍參見表（一）。藥劑投加量固定為2.0mg/l、3.0mg/l，作燒杯實(shí)驗(yàn)，比較各自剩余濁度， 。

聚丙烯酰胺予沉池進(jìn)口水質(zhì)數(shù)據(jù) 地點(diǎn)
項(xiàng)目預(yù)沉池進(jìn)口 濁度（NTU） 99.4---49.0 色度（度） 35--25 PH 8.66--8.01 蛋白性氮（mg/L) 0.80--0.40 亞硝酸氮（mg/L) 0.033--0.020 耗氧量（mg/L) 12.0--7.0 葉綠素（μg/L) 47.44--21.20 葉綠素a（μg/L) 39.91--16.54 藻類計(jì)數(shù)（萬個(gè)/L） 4475--3169
作為混凝劑使用剩余濁度對(duì)比數(shù)據(jù) 表
（二） 　　　聚丙烯酰胺混凝劑
聚丙烯酰胺加藥量
（mg/L) HCA FL45C LT35 2.0 3.0 2.0 3.0 2.0 3.0 濁度（NTU） 7.6 3.8 4.6 4.0 8.5 11.2

　　備注：聚丙烯酰胺表中剩余濁度值均為統(tǒng)計(jì)平均值
　　2. HCA、LT35、FL45C三種藥劑作為助凝劑的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，取予沉池出口原水，水質(zhì)變化范圍參見表（三）。三氯化鐵投加量相同，三種藥劑投加量分別為0.4mg/l，作燒杯實(shí)驗(yàn)，比較各自濁度，參見表（四）與表（五）

予沉池出口水質(zhì)數(shù)據(jù) 表（三） 地點(diǎn)
項(xiàng)目預(yù)沉池出口 濁度（NTU） 11.6---7.8 色度（度） 15--10 PH值（PH） 8.07---7.82 蛋白性氮（mg/L) 0.34---0.28 亞硝酸氮（mg/L) 0.015---0.009 耗氧量（mg/L) 4.7---3.7 葉綠素（μg/L) 6.25---2.15 葉綠素a（μg/L) 2.42---0.58 藻類計(jì)數(shù)（萬個(gè)/L） 719---457



聚丙烯酰胺作為助凝劑使用的剩余濁度對(duì)比數(shù)據(jù) 表（四） 　　　2.7:1鐵堿混合液投加量
　　　　?。?mg/L)
混凝劑 5 6 7 8 9 10 11 12 HCA 2.0 1.6 1.8 1.8 1.5 1.4 1.7 1.4 FL45C 2.0 1.8 1.7 1.7 1.4 1.3 1.6 1.4 LT35 2.2 1.7 1.8 1.6 1.4 1.2 1.3 1.3
作為助凝劑使用的剩余濁度對(duì)比數(shù)據(jù) 表（五） 2.7:1鐵堿混合液投加量（ mg/L)
混凝劑 5 6 7 8 9 10 11 HCA 1.9 1.9 1.8 1.6 1.5 1.3 1.6 FL45C 2.1 1.8 1.6 1.6 1.2 1.1 1.1 LT35 2.8 2.2 1.9 1.5 1.6 1.4 1.2

　　備注：1、表（四）助凝劑投加量為0.5mg/L、表（五）助凝劑投加量為0.4mg/L。
　　　　　2、表中剩余濁度值均為統(tǒng)計(jì)平均值。

　　● 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
　　1、表中數(shù)據(jù)可看出，三種藥劑作為混凝時(shí)均有明顯的除濁作用，源不濁度可從99.4NTU降到11.2NTU左右，濁度去除率在88.7%以上。
　　2、三種藥劑作為助凝劑時(shí)，總體上看FL45C與LT35均好于HCA。FL45C與LT35之間比較，單從剩余濁度上看難分伯仲，差別甚微。觀察實(shí)驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)L45C出體個(gè)大且均勻，絮體下沉平穩(wěn)，LT35絮體相對(duì)細(xì)小，沉淀速度較慢。

　　四、全的高分子藥劑的生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)分析

　　通過化驗(yàn)室小型實(shí)驗(yàn)之后，我們又選用FL45C持續(xù)一個(gè)月，LT35持續(xù)一周。生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表六）與化驗(yàn)室小型實(shí)驗(yàn)結(jié)論基本相符。即：FL45C與LT35均可作為助凝劑使用。兩種藥劑之間比較：濁度的去除率都在90%以上，都能明顯節(jié)省鐵鹽用量，并且明顯改善混凝條件，使絮體變得粗大而密實(shí)，但LT35在生產(chǎn)中絮體上浮較為明顯，給沉淀系統(tǒng)排泥帶來困難。

表（六） 藥劑名稱 FL45C LT35 予沉池出口平均濁度 8.68NTU 8.43NTU 老系統(tǒng)濾前平均濁度 2.30NTU 2.33NTU 新系統(tǒng)濾前平均濁度 2.03NTU 1.94NTU 老系統(tǒng)水庫進(jìn)口平均濁度 0.75NTU 0.80NTU 新系統(tǒng)水庫進(jìn)口平均濁度 0.75NTU 0.77NTU 出廠水平均濁度 0.52NTU 0.52NTU 濁度去除率 94.0% 93.8%

　　五、聚丙烯酰胺 在國外成功使用的典例介紹

　　在馬來西亞Parak州的Ipoh市有兩個(gè)地表水處理廠（產(chǎn)水能力分別為30KGD和60MGD），這兩個(gè)水廠負(fù)責(zé)供給整個(gè)Ipoh市的生產(chǎn)和生活用水。比較兩個(gè)水廠的工藝流程（見附圖一、二）發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)水廠采用的混凝劑及助凝劑分別為硫酸鋁、LT22、LT35。硫酸鋁作為混凝劑我們并不陌生 ，其作用及特性與我公司目前采用的三氯化鐵近似，只是其混凝過程對(duì)PH的要求比較嚴(yán)格，并且對(duì)出廠水的集裝箱檢驗(yàn)鋁指標(biāo)控制比較嚴(yán)格，但能明顯降低水的色度。通過查閱有關(guān)資料得知，LT22、LT35在以下上兩個(gè)水廠使用取得了明顯效果，尤其是處理高濁度（大于4000NTU）源水時(shí)，LT35作為混凝劑使用，能使源水濁度降至600NTU左右。

　　六、有機(jī)高分子聚丙烯酰胺藥劑的混凝機(jī)分析

　　分析混凝機(jī)理可知：無機(jī)混凝劑主要靠壓縮水中膠體顆粒的雙電層及中和膠體電荷來使膠體顆粒脫穩(wěn)、凝聚，而有機(jī)高分子物質(zhì)則主要靠吸附架橋作用和絮粒核心作用細(xì)小、松散的絮體變得粗大而密實(shí)，從而易于沉淀。有機(jī)陽離子型或陰離子型高分子混凝劑（例：HCA、LT35、FL45C為陽離子型；LT25、LT27為陰離子型）；也可為不帶有離子團(tuán)的鏈狀結(jié)構(gòu)，即為非離子型高分子混凝劑。，由于膠體帶有負(fù)電荷，從理論上講陽離子型的吸附架橋作用尤為強(qiáng)烈，而且在吸附的同時(shí)，對(duì)負(fù)電膠體還起電中和脫穩(wěn)作用，故陽離子高聚物作為混凝劑與助凝劑尤為適合；另外，其絮粒核心作用改善了水中絮體的結(jié)構(gòu)，使片狀絮體包裹在絮核外從而加速了沉淀。

　　七、有機(jī)高分子聚丙烯酰胺藥劑的殘余單體分析

　　聚二甲基二烯丙基氯化銨自六十年代已在美國自來水廠家進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)于產(chǎn)品的毒理，已確認(rèn)為聚合物性，產(chǎn)品的毒性僅同殘余單體的含量有關(guān)。根據(jù)對(duì)HCA系列凈水劑進(jìn)行毒理評(píng)價(jià)，通過急性中毒、蓄積中毒、致突變?nèi)?xiàng)五指實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)HCA系列產(chǎn)品在殘單含量（5%時(shí)基本，可用用給水處理。各種藥劑單體含量分析見表

聚丙烯酰胺藥劑名稱單體含量實(shí)際大飲用量占允許年飲用量 HCA <5% 91.25mg/年。人 14.28 FL45C <0.5% 9.125mg/年。人 1.43 LT35 <0.25% 4.563mg/年。人 0.71
　　備注：實(shí)際大飲用量計(jì)算依據(jù)為
　　A 假定聚合物中殘余單體在水體凈化過程中未有任何損失，全部留在水體中。
　　B 根據(jù)國際統(tǒng)計(jì)慣例每人每日飲不量為2升。
　　C 給水處理中大投藥量為2.5ppm。
　　D 計(jì)算公式為（以HCA為例）：
　　　　每日飲水量×投藥量×殘余單體含量×365day/year
　　　=(2×106ppm)×(2.5×106ppm)×5%×365day/year
　　　=91.25mg/年.人

八、聚丙烯酰胺結(jié)論性意見

鄭州永泉水處理處理有限公司自成立至今已有產(chǎn)水歷史，在絮凝劑的使用和研究方面有很大突破。隨著近年來灤河水質(zhì)的逐步惡化，在1998年成功地將HCA用于生產(chǎn)中，有效地控制了水質(zhì)。但是，由于國內(nèi)高分產(chǎn)品（HCA）的單體含量不能，為了嚴(yán)格出廠水的安全確保飲水者的身體健康，又促使我們近一步尋求、探索更加可靠、有效的藥劑，通過水務(wù)公司在2000年進(jìn)行了20余種有機(jī)、無機(jī)高分子藥劑的篩選實(shí)驗(yàn)，并成功地將所選出的FL45C、LT35用于生產(chǎn)中。實(shí)踐證明FL45C、LT35均可作為助凝劑取代HCA，并對(duì)人體、無害。但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)FL45C、LT35均存在絮體不同程度的上浮問題，這將是我們今后進(jìn)一步探索的方向。



LT35 液體陽離子型聚丙烯酰胺高分子電解質(zhì)

　　●LT為帶有高電勢(shì)的、低分子量的液體陽離子型高分電解質(zhì)。
　　●LT35為一種宜于抽送的液體，宜溶于水，可配成所需濃度溶解。
　　●LT35已獲得美國（U.S.EPA)的認(rèn)證。
　　●LT35大許可投加濃度為25mg/l。

　　使用原則
　　●LT35的主要用途為可用作給水處理的混凝劑或用于廢水處理中。使用LT35后可明顯減少或排除無機(jī)混凝劑（硫酸鋁、硫酸鐵等）投加量。
　　●LT35對(duì)于混凝過程中的PH有較寬的適用范圍。

　　典型性狀
　　1、表觀性狀 淡黃色液體
　　2、有效成分 40%+1%
　　3、比重 1.09+0.02
　　4、PH（供貨時(shí)）
　　5、粘性
　　?。?）、供貨溶液 800——1400cps(3軸10r.p.m25℃)
　　?。?）、1%溶液 小于200cps(1軸50r.p.m25℃)
　　6、溶解性 可溶
　　7、冰點(diǎn) -20℃

　　溶液的配置及使用
　　在實(shí)驗(yàn)室中，可配成0.25--0.5%濃度度的溶液，LT35可通過攪拌進(jìn)一步稀釋至0.05%.
　　在生產(chǎn)中，建議用0.25--0.5%的濃度投加，注意：采用窖式計(jì)量泵時(shí)有防腐裝置。
　　LT35有足夠的混和條件才能達(dá)到佳效果。當(dāng)使用無機(jī)混凝劑時(shí)，LT35應(yīng)晚于無機(jī)混凝劑投加，在某些情況下，可發(fā)現(xiàn)LT35與無機(jī)混凝劑在同一點(diǎn)投加時(shí)，效果明顯。

　　聚丙烯酰胺投加量
　　LT35投量取決于水質(zhì)以及所選用無機(jī)混凝劑，一般投加量10mg/L。

　　LT35的優(yōu)點(diǎn)
　　●可減少無機(jī)混凝劑投加量或取代無機(jī)混凝劑
　　●減少無泥產(chǎn)量
　　●降低水處理成本
　　●降低PH對(duì)混凝、絮凝過程的敏感性
　　●宜于配制、儲(chǔ)存、降低勞動(dòng)強(qiáng)度

　　聚丙烯酰胺 腐蝕性
　　LT聚丙烯酰胺有輕微腐蝕性，應(yīng)避免與低炭鋼、鑄鐵、鋁、鋅等材質(zhì)表面接觸，推薦使用溶液池材質(zhì)為不銹鋼、玻璃纖維、聚乙烯、聚丙烯等。

　　聚丙烯酰胺安全與健康
　　LT35低味、低毒性。

　　聚丙烯酰胺儲(chǔ)存
　　LT35在40℃可儲(chǔ)存6個(gè)月，在5--25℃可儲(chǔ)存12個(gè)月，建議儲(chǔ)存濃度為0.25---0.05%。

　　附錄三　　
　　●陰離子聚丙烯酰胺分子量10000——20000 萬
　　●液態(tài)，有效含量20%——40%
　　●陽離子型聚丙烯酰胺
　　●粘度：含量40%時(shí)，1000——22000cps
　　●聚丙烯酰胺對(duì)氯離子具穩(wěn)定性
　　●可與金屬混凝劑混合使用
　　●聚丙烯酰胺可大量?jī)?chǔ)存

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